目的揭示沖擊應(yīng)力波在直桿巖體中的傳播特性與層裂破壞規(guī)律,以便更好地研究圍巖結(jié)構(gòu)動(dòng)力穩(wěn)定性.方法采用RFPA^2D-Dynamic軟件建立均勻巖石直桿數(shù)值模型Ⅰ、Ⅱ,分別施加直角三角形沖擊荷載.對模型Ⅰ進(jìn)行桿中及固定端應(yīng)力波傳播形態(tài)與理論解析對比分析,對模型Ⅱ施加5種相同峰值而持續(xù)時(shí)間不同的沖擊載荷,進(jìn)行直桿中應(yīng)力波經(jīng)自由端反射誘發(fā)層裂過程數(shù)值模擬.結(jié)果壓縮應(yīng)力波在固定端反射為壓縮波,同時(shí)在桿兩邊界自由面不斷產(chǎn)生大量剪切波和拉伸波;壓縮波的峰值隨著應(yīng)力波的傳播逐漸降低;沖擊波持續(xù)時(shí)間越長,裂紋擴(kuò)展范圍隨之?dāng)U大,萌生裂紋數(shù)量增加,裂紋間距也越長.結(jié)論沖擊波傳播形態(tài)數(shù)值模擬與解析理論結(jié)果具有較好的一致性;不同的沖擊荷載卸荷速率對巖石直桿動(dòng)態(tài)起裂位置和層裂擴(kuò)展長度影響較大.

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【部分圖文】：

圖1巖石直桿試樣

研究考慮有限長均勻巖石直桿試樣作為分析目標(biāo),設(shè)置不同直桿和限制條件,施加給定沖擊載荷,探討其應(yīng)力波傳播形態(tài)與破裂特征.試樣幾何尺寸以及加載邊界條件如圖1所示.受載端為簡支,遠(yuǎn)端為固支(模型Ⅰ)或自由端(模型Ⅱ),進(jìn)行巖石試件單軸沖擊壓縮試驗(yàn).模型Ⅰ試樣尺寸300mm×50mm....

圖2巖石直桿受力端的沖擊荷載

直桿試件沖擊端施加荷載類型如圖2所示,共有5種直角三角形沖擊荷載.在模型Ⅰ的沖擊端部,施加荷載Ⅰ,主要進(jìn)行桿中應(yīng)力傳播特性分析;對模型Ⅱ,為了研究荷載的不同卸荷率對直桿層裂破壞模式的影響,在直桿沖擊端依次施加I～Ⅴ不同卸荷率的沖擊荷載,相應(yīng)進(jìn)行數(shù)值模擬.在程序計(jì)算中,設(shè)置時(shí)間步長....

圖3桿中內(nèi)部波形傳播圖

此前,已有學(xué)者采用幾何方法來證明直桿中應(yīng)力波形態(tài)傳播[17],如圖3(a)所示.若在某種介質(zhì)上施加一個(gè)沖擊荷載,相應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)力波,當(dāng)應(yīng)力波沿桿向右傳播時(shí),也會(huì)沿邊界自由面運(yùn)動(dòng),這樣相關(guān)膨脹、剪切及其反射等彼此相互作用.假設(shè)在某自由面GA上,應(yīng)力波通過質(zhì)點(diǎn)A時(shí),A點(diǎn)被擠壓有向外發(fā)....

圖4均勻直桿應(yīng)力波傳播過程模擬圖

將巖石視為彈性介質(zhì)時(shí),施加荷載后桿內(nèi)不同時(shí)刻的應(yīng)力波狀態(tài)如圖4所示.可以看出,對桿中應(yīng)力波傳播有重要影響的時(shí)間分為兩個(gè)階段.第一階段,應(yīng)力波從有限長桿的左端傳遞到右端即固定端之間,桿中應(yīng)力波傳播特性半與無限長桿中的狀態(tài)符合,僅存在右行簡單的應(yīng)力波;第二階段,是從桿固定端產(chǎn)生反射應(yīng)....

本文編號(hào)：3961091